[发明专利]一种磁流变平面抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，具体涉及一种磁流变平面抛光装置，特别适合于微电子半导体晶片的超光滑平面加工。

背景技术

磁流变抛光技术是一种利用磁流变抛光液在磁场中的流变特性对工件进行抛光的技术，磁流变抛光液在梯度磁场中会发生流变现象，形成具有粘塑性宾汉姆(Bingham)柔性凸起，当柔性凸起与待加工工件表面接触并发生相对运动时，会在工件表面产生很大的剪切力，在磁流变抛光液中磨粒的作用下实现材料的去除。

磁流变抛光技术是20世纪90年代由Kordonski及其合作者将电磁学、流体动力学、分析化学、加工工艺学等相结合而提出的一种新型的光学表面加工方法，具有抛光效果好、不产生亚表面损伤、适合复杂表面加工等传统抛光所不具备的优点，已发展成为一种革命性超光滑表面加工方法，广泛应用于大型光学元件、半导体晶片、LED基板、液晶显示面板等抛光加工。

目前采用磁流变抛光方法对平面工件进行加工时，主要以美国QED公司研制的各种型号磁流变机床为代表，其原理是把工件置于一圆弧形抛光盘上方，工件表面与抛光盘之间形成的凹形间隙，抛光盘下方布置一个磁感应强度可调的电磁铁磁极或者永磁体磁极使凹形间隙处形成高强度梯度磁场，当磁流变液随抛光盘运动到工件与抛光盘形成的空隙附近时形成的柔性凸起抛光刷，但抛光刷与工件表面属于“斑点”局部接触，在加工过程中只能靠控制“斑点”沿工件表面按一定规律轨迹扫描才能实现整个表面的加工，轨迹扫描过程需要大量的时间，抛光效率低、加工形状精度不高，抛光质量不够理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高磁流变抛光效率，降低抛光液中磨粒的磨损率，延长磁流变抛光液的使用寿命，提高抛光效率和质量的磁流变平面抛光装置，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种磁流变平面抛光装置，包括支架，所述支架的顶端设有平台，所述平台上固定有旋转座，所述旋转座上设有抛光盘，所述旋转座连接有抛光盘驱动机构；所述抛光盘的上方设有工件夹持机构，所述工件夹持机构包括有夹盘，所述夹盘位于所述抛光盘上方；所述平台的下方设有磁场发生机构，所述磁场发生机构包括有转盘，所述转盘位于所述抛光盘的下方，所述转盘上以所述转盘的中心为起点，沿等速螺线均匀设置有若干永磁铁。

进一步的，所述平台上固定有支撑杆，所述工件夹持机构设于所述支撑杆上；所述工件夹持机构包括水平驱动滑台，所述水平驱动滑台固定在所述支撑杆的顶端，所述水平驱动滑台上滑动设有水平滑块，所述水平滑块上固定有垂直驱动滑台，所述垂直驱动滑台上滑动设有垂直滑块，所述垂直滑块上固定有电机二，所述电机二传动连接有转轴一，所述转轴一下端连接所述夹盘。

进一步的，所述磁场发生机构还包括有支座二，所述支座二固定于所述平台的下端面，所述支座二的一侧面上设有两个竖直导轨，所述两个竖直导轨之间设有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上连接有支座三，所述支座三上固定有电机三，所述电机三上连接有转轴二，所述转盘固定在所述转轴二的顶端，所述滚珠丝杠的底端连接有旋转手柄。

进一步的，所述抛光盘驱动机构包括有电机一，所述电机一竖直固定在支座一上，所述支座一固定于所述支架的底部；所述支座一的另一侧通过传动轴承竖直设置有一传动轴，所述传动轴的底端设有从动轮一；所述电机一的转轴上设有驱动轮，所述驱动轮通过传动带一与所述从动轮一连接；所述传动轴的顶端设有从动轮二，所述从动轮二通过传动带二连接所述旋转座，所述从动轮二和所述抛光盘之间设有张紧轮。

进一步的，所述抛光盘为杯型，所述抛光盘的侧壁上均匀设有若干溢流孔，所述抛光盘的侧壁上设有与所述溢流孔相对应的液位调节装置。

进一步的，所述溢流孔为矩形孔，所述的液位调节装置为套设于所述抛光盘的侧壁外侧的紧箍环，所述紧箍环的底端低于所述抛光盘下端面的高度。

进一步的，所述抛光盘的下方设有抛光液回收装置。

进一步的，所述的抛光液回收装置为固定在所述平台上的环形储液槽，所述环形储液槽的内环壁的高度低于所述抛光盘的下端面的高度，所述环形储液槽的外环壁的高度高于所述抛光盘的侧壁的高度，所述紧箍环处于所述环形储液槽的槽腔范围内。

进一步的，所述夹盘内部设有温度传感器和压力传感器。

进一步的，所述紧箍环由弹性材料制成。